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磁场强度是太阳的十亿倍,宇宙中最精准的钟表,未来的星际导航

IP属地 北京 编辑:周伟 微兔分享呀 时间:2024-09-15 22:36:14

在一颗大质量恒星发生超新星后,如果恒星的质量大于一个临界值,只留下中子星的核心,形成一种密度极高、拥有强大磁场的奇特天体——脉冲星。

在这颗脉冲星的极点附近,由于极端的自转速度,极点的磁场相当于一种极为强烈的磁体,可以对空间中的粒子产生强烈的束流,并形成规律的脉冲信号。

因此脉冲星也被称为“脉冲星”,这种规律的脉冲信号比任何钟表的精度都要高,被誉为“宇宙中最精准的钟表”。

在星际空间中,脉冲星成为了一种新的天然导航信标,为未来星际导航提供精准定位,也为人类在星际空间的探索之路提供了一种新的可能。

未来脉冲星导航系统的实现可能会是人类星际飞船成为可能。

脉冲星的特点。

脉冲星是一种由超新星爆炸后形成的中子星,正是因为脉冲星的形成环境非常特殊,也非常残酷,所以脉冲星具有极为强烈的磁场。

而脉冲星的磁场强度不仅是地球磁场强度的百万倍,甚至更高。

在脉冲星的磁场作用下,周围磁层中的带电粒子会被加速,产生非常强的辐射,并向脉冲星极点喷射非常强的束流,因此脉冲星的两极就会成为非常强的辐射源。

而脉冲星中的带电粒子受到磁层的约束,极端的自转速度让脉冲星的磁场可以对这些带电粒子形成强烈的束流,当这些束流在空间中形成规律的脉冲信号并被地球上的望远镜测出后,脉冲星就被称为“脉冲星”。

脉冲星是宇宙中一种非常规律的自然天体,脉冲星的两极拥有极其强烈的磁场,在脉冲星的磁场作用下,可以对空间中的带电粒子形成非常强烈的束流。

而脉冲星的自转周期比较短,最短只有1.4秒,最长也不到8秒。

有一些极端自转速度的脉冲星甚至能将自转周期降到一毫秒级别。

而由于脉冲星的自转速度非常快,因此我们通过测量脉冲星发射的脉冲信号的周期可以获得脉冲星的自转周期,这种周期也非常规律,并且每颗脉冲星的自转周期不同。

要是脉冲星的自转周期可以比较短,我们还可以将脉冲星类比成宇宙闹钟,然而脉冲星的自转周期会比较长,有些超过一秒,有的甚至数秒、数十秒,这个速度和闹钟的声响真是无法相提并论。

只有这样的一颗脉冲星,可以被称为宇宙钟表,若将脉冲星比作这个宇宙的钟表,那么它将会提供比任何时钟都要更加精准的时间。

脉冲星可以作为明星地图。

此前在星际探测器飞入较远的行星轨道上,或进入行星际空间的跃迁后,就几乎很难再通过地标、行星间地标(如轨道上的卫星或行星)、甚至星座等方式来辨识和设定空间坐标。

只能通过卫星照相机自行拍摄定位,然后返传回地球确认位置,又或通过地球的科学家在天文综合数据库里查找、寻找跟附近熟悉的恒星、行星星座等天文物体,再进行对比定位。

也可以在星际轨道飞行器上安装一台复光定位仪,开启扫描模式进行空间定位,但通常较为费时费力且不太精准。

如此就成为航天器在宇宙空间中前行时最大的困境,甚至一度影响到人类的宇宙征程。

但是现在在星际空间中,因为脉冲星的规律脉冲信号被发现,可以作为“明星地图”被航天器所使用。

尽管这些早期脉冲星检测仪不是非常灵敏,不能帮助宇宙飞船确定其位置,但是当前科学家已经可以精确地监测很多脉冲星,这些脉冲星的脉冲周期都是非常短的。

所以一艘宇宙飞船可以接收由多个脉冲星发射出来的脉冲信号,然后通过这些信息来测量自己的位置、速度和方向,已经能非常精确的测定出自己在星际空间中的位置。

所以脉冲星有望成为星际航行中定位问题的关键,也能成为未来在宇宙空间中提供精准导航的一个非常重要的组成部分。

而且如果我们了解自己在星际空间中的精确位置,就可以大大减少飞船在虫洞或星际空间跃迁中出现问题的风险。

脉冲星作为导航信标。

在20世纪60年代,英国科学家托尼·休伊斯首次提出利用脉冲星作为宇宙飞船航标的建议。

而在1974年,脉冲星首次被实际应用在航天技术中,NASA的“宇宙先锋10号”宇宙飞船在执行任务时,对脉冲星的脉冲信号进行了测量和记录,此时,脉冲星只是作为一个非常远的天然导航信标存在。

2001年,美国的宇宙飞船“先锋10号”和“先锋11号”已经飞出太阳系,正式进入星际空间。

这意味着在未来的星际航行中,人类的宇宙飞船将会遇到完全未知的星际空间环境,他们将会迷失在无边无际的星际空间中,几乎不可能用有限的技术手段再回到太阳系内。

因此,脉冲星可能成为未来一颗闪烁在星际空间的有利导航信标,帮助宇宙飞船在星际空间中锁定自己的精确位置,这样就会大大提高人类在星际探索之路上的安全性和准确性。

在实际应用中,脉冲星具体是如何被利用来为星际飞船提供导航的呢?

首先,我们需要知道在太阳系外有哪些脉冲星,当然这一点随着科学家的研究,现在已经有大量已经被观测到的脉冲星,这些脉冲星就是可以作为我们的航标。

然后对这些脉冲星发射出的脉冲信号进行测量,测出这些脉冲信号的周期,再通过与以前的实验数据结合,可以得到这些脉冲星的周期变化规律。

这样,一艘宇宙飞船就可以通过不断的接收来自脉冲星的脉冲信号,然后通过这些数据对自己的位置、速度、方向等信息进行测算,从而就可以知道自己在星际空间中的精确位置。

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